三坐标测量机直线度误差的测量

误差补偿是提高三坐标测量机整体精度的经济而有效的手段,本文利用精度等级更高的激光干涉仪对三坐标测量机的X轴直线度误差进行了测量,并得出了初步结论,为以后进行误差补偿提供了依据。     

数控机床手动补偿误差的方法研究

为了减少数控机床精度损失及维护成本,以SIEMENS、FANUCK和FAGRO数控系统为例,采用双频激光干涉仪系统完成数控机床的精度检测,以手动补偿的方式修正数控机床的误差。根据双频激光干涉仪的测量原理,结合数控机床精度检测的方法及影响因素,对手动方式补偿数控机床误差的方法进行了分析说明。实验表明,手动方式补偿数控机床误差的方法实用,较为安全、可靠和经济。     

基于HEIDENHAIN系统下的螺距误差补偿方法

随着数控水平的不断发展,各企业对数控机床精度要求越来越高,本文通过利用双频激光干涉仪对HEIDENHAIN系统数控机床线性轴的螺距误差进行测量,介绍数控机床螺距误差的测量、补偿方法与操作要点,以及补偿效果的验证与分析。     

用激光干涉仪恢复数控机床的精度

1.前言 由于目前的加工技术的迅速发展和零件加工精度的不断提高,对数控机床的精度提出了更高的要求。基于上述思想,本文利用激光干涉仪对数控机床进行螺距误差的测量,数控机床进行单轴精度补偿,使机床的定位精度得到显著提高。数控机床精度的检验通常采用国际标准IS0230-2或国家标准GB10931-89等,     

激光干涉仪在大型三坐标测量机示值误差快速测量中的应用

提出一种使用激光干涉仪快速测量大型三坐标测量机示值误差的方法。描述了校准方法原理,建立了测量模型,探索了试验程序和试验方法,并给出对三坐标测量机示值误差校准的具体方法和步骤,使测量过程中激光干涉仪引入的误差尽可能减少,最后给出校准结果。分别采用激光干涉仪与传统标准量块得到的校准数据比对结果表明,激光干涉仪在大型三坐标测量机示值误差的校准中更加准确、可靠。     

数控机床定位精度的检测与误差分析

本文介绍了双频激光干涉仪的工作原理及齿条和丝杠传动车床的基本构成,利用激光干涉仪对车床定位精度的检测,分析车床的运动精度误差,根据分析结果对车床的传动部件做必要的调整,再对调整后的机床进行检测,根据定位误差得出相应数控系统的误差补偿数值,利用数控系统的补偿功能对机床定位进行补偿,以使机床的定位精度达到设计的标准值。     

一种新型大尺寸长度校准装置的研制

介绍了一种新型的大尺寸长度校准装置,该装置解决了激光干涉仪等高精度大尺寸长度测量仪器的实验室校准与溯源问题.通过采用三路相干光进行测长,根据两辅助光路与主光路的测长偏差计算阿贝角,实现了阿贝误差的实时补偿.利用标准双频激光干涉仪测试了阿贝误差的补偿精度,35 m测量范围内的比对误差小于±3μm.测量精度达到了单光路同轴测量的水平.     

数控机床几何误差补偿方法应用研究

本文介绍了数控机床几何误差的来源,分析了数控机床几何误差的补偿途径,简要地介绍了两种数控机床几何误差模型,并应用两种几何误差模型分别补偿几何误差,测量并分析比较补偿结果。     

混联复合机床主旋转轴精度的光电检测与补偿

为了达到对混联机床主旋转轴精度准确评价的目的，采用单频激光干涉仪进行精度检测，并为机床主旋转轴定位误差的补偿做准备。针对干涉仪的测量原理进行了深入研究，分析了激光干涉仪在机床主旋转轴测量中测量精度的主要影响因素和误差补偿，提出了一种简便、可靠的检测方法。最后通过实验验证了设计的检测方案，取得了综合测量结果。     

用激光干涉仪检测双丝杠驱动加工中心的方法与评定

介绍了使用激光干涉仪检测双丝杠驱动加工中心时,选择测量轴线的有效位置,能够真实地反映加工中心轴线的运动定位状态;提出检测双丝杠驱动加工中心定位精度和重复定位精度的方法,通过调整激光干涉仪和位移镜组件的安装位置,获得数控机床及加工中心的检测精度,并根据自动采集获得的测量数据进行有效地补偿,以提高和恢复数控机床及加工中心的最佳定位精度.     

数控机床热误差的建模与预补偿

研究了数控机床热误差的预补偿方法。建立了基于主轴转速的热误差自回归模型,从而不需要测量机床的温度场就可以预测热误差。在加工前通过修改工作的数控加工程度即可进行补偿,大大简化了误差补偿过程。可应用于中等精度的数控机床。     

A control algorithm for improving the accuracy of five-axis machine tools

An algorithm for reducing the influence of geometrical, thermal, kinematic and stiffness errors in five-axis machine tool components on the desired tool position and orientation is given. This new algorithm is based on the calculation of the cutting tool error matrix for orthogonal machine tools. In the new model of this matrix, all angular errors of the machine links are considered as infinitesimal rotations. The error matrix is a function of the commanded machine component positions and the errors in these positions. To correct errors in the three translational and two angular tool positions, a matrix of commanded tool position and orientation is multiplied by the inverse error matrix in every period of the tool trajectory interpolation. This corrected matrix of the tool position and orientation provides the inverse kinematics used for calculation of the successive links positions required for achieving the given tool trajectory. The control algorithm for five-axis machine tools with the error compensation is implemented both in the CNC system and in the postprocessor. The proposed algorithm is applied on a vertical five-axis turning centre with two translational and three rotational axes. Twenty-four errors that could cause inaccurate machining are recognised on this machine. The machine links and their coordinate frames are denoted using the Denavit–Hartenberg parameters.     

机床几何精度的在线激光测量与快速校准技术

为了改善机床的几何精度,达到高精度的三维空间定位,必须对它的垂直度误差与直线度误差进行测量与校正.传统的激光测量方法花费时间长,成本高.由ISO及ASME提出并由波音公司等应用的体对角线测量方法虽然速度快、成本低,但不能有效分离误差源.现介绍一种由美国光动公司发明的基于体对角线分步(或矢量)激光测量方法,该方法速度快、准确度高、成本低,可以分离误差源并对其提供补偿与校正.     

Enhancement of accuracy of multi-axis machine tools through error measurement and compensation of errors using laser interferometry technique

The present era is witnessing advancement in digital electronics and microprocessor which enables manufacturing sector capable to produce complex components within small tolerance zone in the tune of nanometre and at one machining center. All motion control systems have some form of position feed back system fitted with the machine. Such systems are not generally accurate due to the errors in the positioning performance of the machine tool which will change over time to time due to wear, damage and environmental effects. The complex structure of multi-axis CNC machine tools produce an inaccuracy at the tool tip caused by kinematic parameter deviations resulting in manufacturing errors, assembly errors or quasi-static errors. Analysis of these errors using a laser measurement system provides the manufacturers a way to achieve better accuracy and hence higher quality output from these processes. In this communication, techniques to measure the linear positional errors of axes of CNC machine tools by a laser interferometer calibration system and accuracy enhancement using the data obtained from the calibration cycle by feeding into the machine’s controller with the help of linear error compensation package are discussed.     

回转运动坐标定位精度的检测与误差补偿模型

在对回转运动坐标定位精度的干涉测量原理和方法进行深入研究的基础上，采用激光干涉法检测混联机床C轴的定位精度和重复定位精度，并做出了基于测量数据的混联机床C轴单向均位偏差特性曲线，推导出了C轴顺、逆时针旋转定位误差数学模型。利用最小二乘法拟合得到了机床回转运动坐标目标位置的均值误差补偿数学模型，提出了一种回转运动坐标定位精度的激光干涉测量方法和误差补偿模型的建模方法。     

收发分体式四自由度激光测量系统耦合误差建模与补偿

线性导轨广泛应用于精密机床和仪器,其运动精度直接影响所在设备的空间定位精度。针对团队前期研制的可以测量导轨直线度、俯仰角和偏摆角的收发分体式四自由度激光测量系统,其直线度与角度测量结果间存在的耦合干扰问题,提出了一种误差建模与补偿方法。根据激光测量系统的原理和结构,分析并确定了耦合误差的主要来源,利用矩阵光学及齐次坐标变换的方法建立了耦合误差的补偿模型。以雷尼绍XL-80型激光干涉仪为基准,对所建立的误差补偿模型进行了实验验证,结果表明:利用所建模型补偿后的直线度和角度测量误差均降低了75%以上。所提出的误差建模与补偿方法不但有助于提高四自由度激光测量系统的精度,同时也有助于降低其成本。     

考虑结构热变形的机床进给系统热误差研究

为系统研究精密机床进给系统热误差的形成机理及其影响因素，提出了一种考虑结构热变形的进给系统热误差建模方法。在考虑进给系统内生热源及冷却系统对丝杠螺母副的温升和丝杠热变形作用机制的前提下，同时考虑了进给系统内生热源对精密机床结构大件（床身、立柱、溜板）热态特性的影响规律。通过分析结构热变形引起的进给系统电机座和轴承座相对位置的变化，建立了综合考虑结构大件和丝杠热变形的进给系统热误差模型。以JIG630精密卧式加工中心为例，进行了考虑结构热变形和不考虑结构热变形的进给系统热误差建模与仿真分析，并开展了相应的测试验证实验。结果表明考虑结构热变形的进给系统热误差模型仿真值与实验结果具有更高的一致性。该建模方法对精密机床进给系统热平衡设计、热误差的控制与补偿具有重要参考意义。     

关节臂式测量机动态误差分析与补偿

关节臂式测量机误差来源多且易累积放大,其动态误差分析与补偿成为了国内外学者研究的重点。本文通过分析热变形误差、测量力误差与角度编码误差三种主要误差因素,得出了关节臂式测量机工作的最佳温度值以及表征其动态误差的三种误差因子——最大定位误差（MPE）、残余定位误差（RPE）和关节转角值（JA）。针对以上误差因子,本文提出了将T-S模糊神经网络（T-S Fuzzy Neural Network, T-S FNN）在自学能力和大规模运算方面的优势以及模拟退火算法（Simulated Annealing, SA）对全局寻优的能力相结合的新补偿方法,并建立了模型。经正交实验表明本文提出的补偿方法使动态过程中的误差分别减小了88.8%、80.2%、71.3%,证明该模型能够有效提高测量机的动态测量精度。     

D-optimal design of artifacts used in-machine software error compensation

A methodology for the design of artifacts used in software error compensation of rapid prototyping (RP) machines is presented. In software error compensation, an artifact is frequently utilized for measuring parametric errors of the machine axes. In the past, different artifacts have been used and designed in an ad hoc way. To date, no method is available to evaluate the design of an artifact based on its effect on the precision of the fitted models estimated using the artifact. This paper proposes a method to evaluate and improve the design of an artifact using design of experiments (DOE) techniques and numerical optimization. As demonstrated by the results, a D-optimality criterion optimized using simulated annealing techniques can be used to evaluate and improve the design of an artifact so that the components of the volumetric error are predicted more precisely, with the benefit of better error compensation over repeated use of the error models. Although in this paper the concept is only demonstrated for the SLA 250 RP machine, it can be applied to the design of any artifact used for machine error compensation.     

超精密加工振动误差源诊断实验研究

超精密车床结构及加工过程的复杂性使得对加工精度的影响因素不能完全确定，尤其是随机性因素的影响更难确定。为此本文首先系统分析了超精密车床中影响加工精度的各项误差源，然后通过实验辨识了主要振动误差源对加工精度的影响，为减少和补偿由这些误差源引起的误差提供了依据和指导。